反应器搅拌装置的选择

任务0104反应器搅拌装置的选择项目一反应器的操作与控制青职化工厂接到生产乙酸丁酯的订单,该厂拟采用乙酸和丁醇生产乙酸丁酯，年产量1000吨。反应在恒温条件下进行，温度为373K，进料比为乙酸:丁醇=1:5（mol），以少量硫酸作催化剂。本次任务：确定完成生产任务所需的反应器搅拌装置。

任务引入：0104－1乙酸丁酯反应器的搅拌装置选择乙酸丁酯反应器的搅拌装置0104－2乙酸丁酯反应器的传动装置及密封结构选择乙酸丁酯反应器的的传动装置及密封结构

任务点及其要求0104－1釜式反应器的搅拌装置

化学工业中常用的搅拌装置是机械搅拌装置，包括搅拌器：包括旋转的轴和装在轴上的叶轮；辅助部件和附件：包括密封装置、搅拌电机、减速箱、支架、挡板和导流筒等。

典型的机械搅拌装置1-釜体；2-搅拌器；3-加料管；4-电机；5-减速箱；6-温度计套；7-挡板；8-搅拌轴(一)搅拌目的：

使物料混和均匀，强化传热和传质。包括：均相液体混合；液-液分散；气-液分散；固-液分散；结晶；固体溶解；强化传热等

(二)常用搅拌器种类及特点

(三)搅拌液体的流动模型

搅拌器是实现搅拌操作的主要部件，其主要的组成部分是叶轮，它随旋转轴运动将机械能施加给液体，并促使液体运动。液体在设备范围内作循环流动的途径称作液体的“流动模型”，简称“流型”。

(a)轴向流(b)径向流(c)切线流打漩现象

搅拌器两方面性能：产生强大的液体循环流量；产生强烈的剪切作用。

基本原则：在消耗同等功率的条件下，低转速、大直径的叶轮，可增大液体循环流量，同时减少液体受到的剪切作用，有利于宏观混合。反之，高转速、小直径的叶轮，结果与此恰恰相反。

桨式搅拌器由桨叶、键、轴环、竖轴所组成。桨叶一般用扁钢或不锈钢或有色金属制造。桨式搅拌器的转速较低，一般为20～80r／min。桨式搅拌器直径取反应釜内径Di/3～2/3，桨叶不宜过长，当反应釜直径很大时采用两个或多个桨叶。桨式搅拌器适用于流动性大、粘度小的液体物料，也适用于纤维状和结晶状的溶解液，物料层很深时可在轴上装置数排桨叶。

涡轮式搅拌器

涡轮式搅拌器分为圆盘涡轮搅拌器和开启涡轮搅拌器；按照叶轮又可分为平直叶和弯曲叶。涡轮搅拌器速度较大，300～600r／min。涡轮搅拌器的主要优点是当能量消耗不大时，搅拌效率较高，搅拌产生很强的径向流。因此它适用于乳浊液、悬浮液等。

推进式搅拌器

推进式搅拌器，搅拌时能使物料在反应釜内循环流动，所起作用以容积循环为主，剪切作用较小，上下翻腾效果良好。当需要有更大的流速时，反应釜内设有导流筒。推进式搅拌器直径约取反应釜内径Di的1/4～1/3，300～600r／min，搅拌器的材料常用铸铁和铸钢。

框式和锚式搅拌器

框式搅拌器可视为桨式搅拌器的变形，其结构比较坚固，搅动物料量大。如果这类搅拌器底部形状和反应釜下封头形状相似时，通常称为锚式搅拌器。框式搅拌器直径较大，一般取反应器内径的2/3～9/10，50～70r／min。框式搅拌器与釜壁间隙较小，有利于传热过程的进行，快速旋转时，搅拌器叶片所带动的液体把静止层从反应釜壁上带下来；慢速旋转时，有刮板的搅拌器能产生良好的热传导。这类搅拌器常用于传热、晶析操作和高粘度液体、高浓度淤浆和沉降性淤浆的搅拌。

螺带式搅拌器和螺杆式搅拌器

螺带式搅拌器，常用扁钢按螺旋形绕成，直径较大，常做成几条紧贴釜内壁，与釜壁的间隙很小，所以搅拌时能不断地将粘于釜壁的沉积物刮下来。螺带的高度通常取罐底至液面的高度。螺带式搅拌器和螺杆式搅拌器的转速都较低，通常不超过50r/min，产生以上下循环流为主的流动，主要用于高粘度液体的搅拌。

搅拌附件

搅拌附件通常指在搅拌罐内为了改善流动状态而增设的零件，如挡板、导流筒等。1.挡板：目的是为了消除切线流和“打漩”。一般为2-4块，且对于低速搅拌高粘度液体的锚式和框式搅拌器安装挡板无意义。2.导流筒

目的是控制流型（加强轴向流）及提高混合效果。不同型式的搅拌器的导流筒安置方位不同。

主要根据物料性质、搅拌目的及各种搅拌器的性能特征来进行。1.按物料粘度选型对于低粘度液体，应选用小直径、高转速搅拌器，如推进式、涡轮式；对于高粘度液体，就选用大直径、低转速搅拌器，如锚式、框式和桨式。(四)搅拌器的选择

2.按搅拌目的选型对低粘度均相液体混合，主要考虑循环流量。各种搅拌器的循环流量按从大到小顺序排列：推进式、涡轮式、桨式。对于非均相液-液分散过程，首先考虑剪切作用，同时要求有较大的循环流量。各种搅拌器的剪切作用按从大到小的顺序排列：涡轮式、推进式、桨式。

对于气-液分散过程，如何考虑选择搅拌器？对于固体悬浮操作，如何考虑选择搅拌器？对于溶解过程，如何考虑选择搅拌器？对于结晶过程，如何考虑选择搅拌器？对于以传热为主的搅拌操作，如何考虑选择搅拌器？传动传动的方式有带传动、齿轮传动、蜗杆传动。变速1.减速器的作用：是传递运动和改变转动速度，以满足工艺条件的要求。2.选择原则：传动比、转速、载荷大小及性质，再结合效率，外廓尺寸、重量、价格和运转费用等各项参数与指标，进行综合分析比较，以选定合适的减速器类型与型号，外购即可。3.反应釜用减速器常用的有：摆线针轮行星减速器、齿轮减速器、V带减速器以有圆柱蜗杆减速器。0104－2搅拌器的传动变速装置、密封装置

搅拌器的密封装置

静止的搅拌釜封头和转动的搅拌轴之间设有搅拌轴密封装置，简称轴封，以防止釜内物料泄漏。

轴封装置主要有填料密封和机械密封两种。乙酸丁酯生产中反应器的搅拌装置选择方案反应釜物料特性工艺要求搅拌装置酯化釜乙酸、正丁醇、硫酸混合液，为低粘度均相液体均相液体混合、加热、生产过程中正丁醇与水共沸蒸出推进式搅拌器，材质,转速,电机种类及功率,轴封,附件反应釜物料特性工艺要求搅拌装置酯化釜对硝基苯甲酸、二乙胺基甲醇、二甲苯混合液，为低粘度均相液体均相液体混合、加热、生产过程中二甲苯与水